1.1 新能源汽车概述（课件）-《新能源汽车日常使用与维护修》同步精品课堂（高教版）

项目一 准备将新车交付客户 1.1 新能源汽车概述 《新能源汽车日常使用与维护》（高教版） 高等教育出版社 专题复习讲练测 1 学习目标 知识目标 1.学生能够准确说出新能源汽车的主要类型，包括纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车。 2.掌握各类新能源汽车的工作原理和特点。 3.了解新能源汽车发展的重要意义和面临的挑战。 能力目标 1.能够对比分析新能源汽车与传统燃油汽车的优缺点。 2.具备收集和整理新能源汽车相关信息的能力，如调查本地区新能源汽车的普及情况等。 3.通过制作宣传海报等实践活动，提高学生的信息整合和表达能力。 情感目标 1.培养学生对环保和可持续发展的责任感，认识到新能源汽车在环境保护中的重要作用。 2.激发学生对科技创新的兴趣和热情，鼓励他们关注新能源汽车领域的技术发展。 同学们，大家想象一下这样一个场景。周末你和家人一起去商场购物，在商场的停车场里，你看到了一辆造型独特、颜色鲜艳的汽车。它的车身线条流畅，外观非常时尚。当你走近它的时候，发现它没有传统汽车那种发动机的轰鸣声，非常安静。正在你好奇的时候，旁边一位叔叔走过来，笑着对你说：“小朋友，这是一辆新能源汽车哦。” 那同学们，你们知道什么是新能源汽车吗？它们和我们平时看到的传统燃油汽车有哪些不同呢？今天，就让我们一起走进新能源汽车的世界，去探索它们的奥秘吧。 这个导入情景通过描述一个学生在生活中可能遇到的场景，引发学生的好奇心和兴趣，自然地引出本节课的主题——新能源汽车概述。 导入情景 01 一、纯电动汽车的基本结构 纯电动汽车是指由电机驱动的汽车。电机的驱动电能来源于车载可充电蓄电池或其他能量储存装置。纯电动汽车主要由电力驱动控制系统、汽车底盘、车身以及各种辅助装置组成。除了电力驱动控制系统外,其他部分的功能及其结构组成基本与传统汽车相同。电力驱动控制系统既决定了纯电动汽车的结构组成及其性能特征,也是纯电动汽车的核心。 新知学习 02 二、电力驱动控制系统 纯电动汽车电力驱动控制系统的组成与工作原理如图1-1-1所示。电力驱动控制系统包括电力驱动主模块、车载电源模块和辅助模块三部分。电力驱动主模块包括中央控制单元、驱动控制器、电机、机械传动装置和车轮等。它的功用是将存储在蓄电池中的电能高效地转化为车轮的动能,并能够在汽车减速制动时,将车轮的动能转化为电能充入蓄电池。中央控制单元不但是电力驱动主模块的控制中心,也要对整辆纯电动汽车的控制起到协调作用。中央控制单元(也称整车控制器或 VCU,图1-1-2)的作用是根据加速踏板和制动踏板的输入信号,向驱动控制器发出相应的控制指令,对电机进行起动、加速、减速、制动控制。在纯电动汽车降速和下坡滑行时,中央控制单元配合车载电源模块的能源管理系统进行发电回馈,使动力蓄电池反向充电。 新知学习 02 二、电力驱动控制系统 新知学习 02 三、驱动控制器 驱动控制器(也称电机控制器或MCU,图1-1-3)是按中央控制单元的指令和电机的速度,电流反馈信号,对电动机的速度、驱动转矩和旋转方向进行控制。驱动控制器必须和电机配套使用。目前,对电机的调速主要采用调压、调频等方式,取决于所选用的驱动电机的类型。由于动力蓄电池以直流电方式供电,所以对直流电机主要通过DC/DC转换器进行调压调速控制,对交流电机需通过 DC/AC转换器进行调频调压矢量控制,对磁阻电机是通过控制脉冲频率进行调速的。当汽车倒车时,需通过驱动控制器使电机反转来驱动车轮反向行驶。当纯电动汽车处于降速和下坡滑行时,驱动控制器使电机运行于发电状态,电机利用其惯性发电,将电能通过驱动控制器回馈给动力蓄电池。 新知学习 02 四、电机 电机(图1-1-4)在正常行驶时发挥主要的电动机功能,将电能转化为机械能;在减速和下坡滑行时又被要求进行发电,将车轮的惯性动能转化为电能。电机一定要根据负载特性来选型,通过对汽车行驶时的特性分析可知,汽车在起步和上坡时要求有较大的起动转矩和相应的短时过载能力,并有较宽的调速范围和理想的调速特性,即在起动低速时为恒转矩输出,在高速时为恒功率输出。 新知学习 02 五、机械传动装置的作用 机械传动装置的作用是将电机的驱动转矩传输给汽车的驱动轴,从而带动汽车车轮行驶由于电机本身具有较好的调速特性,其变速机构可大为简化。为放大电机的输出转矩,常见的是仅采用一种固定的减速装置(图1-1-5)。 车载电源模块的功用是向电机提供驱动电能、监测电源使用情况以及控制充电机向动力蓄电池充电。该模块由动力蓄电池、能源管理系统和充电控制器三部分组成。 新知学习 02 六、动力蓄电池 动力蓄电池(也称为动力电池)是纯电动汽车的唯一能源,它除了供给汽车驱动行驶所需的电能外,也是供应汽车上各种辅助装置的工作电源。动力蓄电池可以根据电解液的种类、正负极材料的不同进行分类。电动汽车常用的电池包括铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等,锂离子电池是目前电动汽车最常用的电池种类。依据正极材料的不同,锂离子电池又可分为钴酸锂电池、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池和三元锂电池。电芯是构成蓄电池(动力电池)的最小单元,也称为单体电芯。电芯一般由正极、负极、电解质及外壳等构成,可实现电能与化学能之间的直接转换。一组并联的电池单体的组合称为模块,由多个电池模块或电池单体串联组成的一个组合体称为模组(图1-1-6),把每个模组串联起来形成动力蓄电池总成。 新知学习 02 七、动力蓄电池与电池管理系统图示 纯电动汽车的能源管理系统主要指电池管理系统(图1-1-7),它的主要功用是对电动汽车电池单体及整组进行实时监控、充放电、巡检、温度监测等。 新知学习 02 八、辅助动力源 辅助动力源是供给纯电动汽车其他各种辅助装置所需的动力电源,主要由辅助电源和DC/DC功率转换器(图1-1-8)组成,辅助电源一般为12V或24V的直流低压电源,与传统燃油汽车的蓄电池相同,主要给动力转向、制动力调节控制、照明、空调、电动门窗等各种辅助装置提供所需的能源。DC/DC功率转换器相当于传统燃油汽车的发电机,将动力蓄电池的高压电转为低压电给蓄电池及低压系统供电,具有效率高、体积小、耐受恶劣工作环境等特点。 新知学习 02 九、纯电动汽车的驾驶室显示操纵台 纯电动汽车的驾驶室显示操纵台(图1-1-9)类同于传统燃油汽车驾驶室的仪表盘,不过功能根据纯电动汽车驱动的控制特点有所增减,信息指示更多地选用数字或液晶屏幕显示,更富时代气息。它与电力驱动主模块中的中央控制单元结合,用计算机进行控制。 新知学习 02 十、汽车底盘 纯电动汽车与传统燃油汽车底盘系统组成基本相同,也包括传动系、行驶系、转向系和制动系。纯电动汽车的传动系根据所选驱动方式(图1-1-10)不同而有所不同,不少被简化或省略。 制动系由供能装置、控制装置、传动装置、制动器四个基本部分组成,按功用不同分为行车制动系、驻车制动系、应急制动系和辅助制动系等,纯电动汽车由于可利用电动机实现再生制动进行能量回收,并且还可利用电磁吸力实现电磁制动,因此随着技术的发展其制动系也将会有较大的变化。 新知学习 02 十、汽车底盘 新知学习 02 十一、车身 由于纯电动汽车动能的传递主要是通过柔性的电缆,减少了大量用刚性机械件连接部件的动能传递,因此纯电动汽车各部件的布置具有较大的灵活性,并且蓄电池组也可分散布置作为配重物来布局。针对纯电动汽车能源部件少的特点,汽车车身的造型应尽可能缩小迎风面积来降低空气阻力,并采用轻型高强度材料来减轻汽车自身的重量。另外,由于增加了蓄电池的重量,对于安装蓄电池部位的车架强度必须有所考虑,同时为了方便蓄电池的充电、维护更换,对蓄电池安装方法和位置也要考虑操作方便性,对环境温度有要求的蓄电池还需考虑散热空间及调温控制,为确保安全,还需采取密封等预防措施,以防车辆发生撞击事故时电解液泄漏伤及人身安全,并应有防火等措施。 新知学习 02 十二、纯电动汽车的特点 纯电动汽车具有以下优点:无污染,零排放,使用电能,在行驶中无废气排出,不污染环境:因为使用单一的电能源,省去了发动机,、变速器、油箱、排气系统,所以结构较简单;驾驶舒适噪声小;日常维护成本低;比汽油机驱动汽车的能源利用率要高,可在用电低峰时进行汽车充电,可以平抑电网的峰谷差,使发电设备得到充分利用。但纯电动汽车有续驶里程较短、蓄电池寿命短、充电时间长等缺点。 新知学习 02 十三、插电式混合动力汽车 插电式混合动力汽车是指具有可外接充电功能并且具有一定的纯电动续驶里程的混合动力电动乘用车。插电式混合动力汽车(Plug-inhybridelectricvehicle,简称PHEV)是新型的混合动力电动汽车。插电式混合动力汽车与传统混合动力汽车有两个较大的差异: 1)插电式混合动力汽车(PHEV)可以直接由外接电源充电,而传统的混合动力汽车大多通过发动机为电池充电以及车辆行驶过程中回收制动能量等。 2)插电式混合动力汽车(PHEV)的电池容量较大,可以靠电力行驶较远的距离,电力驱动在PHEV中所占比例更高,对发动机的依赖较传统混合动力汽车少。 新知学习 02 十三、插电式混合动力汽车 插电式混合动力汽车可以行驶在纯电动模式,也能行驶在发动机与驱动电机共同工作的混合动力模式。行驶在混合动力模式时,与普通的混合动力汽车的工作原理并无二致,驱动电机作为辅助驱动机构,主要起“削峰填谷”的作用,帮助发动机工作在相对稳定的状态下,从而减少车辆的燃油消耗与排放。行驶在纯电动模式时,仅由电池动力供应能量,从而实现纯电力驱动与零排放,因而在动力蓄电池电量用尽后需要外接充电,所以称为插电式混合动力汽车。奥迪A3 e-tron于2015年上市,它的纯电动续驶里程为50km,最大续驶里程为940 km是奥迪首款“插电式”混合动力车型,其混合动力系统如图1-1-11所示。当车速不高于50km/h时,处于纯电动模式,通过一台大功率电机(75 kW)来驱动;车速不高于130km/h时可以电动模式来工作。车速很高或者急加速时,车辆会自动切换到内燃机工作状态。 新知学习 02 十三、插电式混合动力汽车 新知学习 02 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 1： 未来新能源汽车的发展趋势不包括？ A. 智能化 B. 轻量化 C. 大型化 D. 网联化 答案：C。 解析：未来新能源汽车将朝着智能化、轻量化和网联化方向发展，大型化不是其发展趋势。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 2： 新能源汽车与传统燃油汽车相比，其优势主要体现在哪些方面？ A. 更低的运行成本 B. 更好的加速性能 C. 更少的尾气排放 D. 以上都是 答案：D。 解析：新能源汽车运行成本相对较低，电动机的加速性能通常较好，且尾气排放少或无尾气排放。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 3： 新能源汽车的动力来源主要有哪些？ A. 汽油 B. 柴油 C. 电能 D. 煤炭 答案：C。 解析：新能源汽车主要以电能、氢能等为动力来源，而汽油和柴油是传统燃油汽车的动力来源，煤炭一般不直接作为汽车动力。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 4： 以下哪种汽车不属于新能源汽车？ A. 纯电动汽车 B. 混合动力汽车 C. 燃油汽车 D. 燃料电池汽车 答案：C。 解析：燃油汽车以汽油或柴油为燃料，不属于新能源汽车范畴。纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车都是新能源汽车的主要类型。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 5： 纯电动汽车的关键部件是？ A. 发动机 B. 电动机 C. 变速器 D. 传动轴 答案：B。 解析：纯电动汽车主要依靠电动机提供动力，电动机是其关键部件。发动机是燃油汽车的部件，变速器和传动轴在传统汽车和部分新能源汽车中都有，但不是纯电动汽车的关键部件。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 6： 混合动力汽车的优势有哪些？ A. 续航里程长 B. 节能环保 C. 动力强劲 D. 以上都是 答案：D。 解析：混合动力汽车结合了传统燃油汽车和纯电动汽车的优点，具有续航里程长、节能环保、动力强劲等优势。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 7： 燃料电池汽车的燃料是？ A. 氢气 B. 天然气 C. 汽油 D. 柴油 答案：A。 解析：燃料电池汽车以氢气为燃料，通过氢气与氧气的化学反应产生电能驱动汽车。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 8： 新能源汽车发展面临的主要挑战有哪些？ A. 续航里程短 B. 充电设施不完善 C. 成本高 D. 以上都是 答案：D。 解析：新能源汽车目前面临续航里程短、充电设施不完善、成本高等诸多挑战。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 9： 请简述燃料电池电动汽车的布置结构主要包括哪些部分？ 答案：燃料电池电动汽车的布置结构主要包括以下几个部分：燃料电池系统：这是燃料电池电动汽车的核心部分，负责将氢气和氧气转化为电能。它通常包括燃料电池堆、氢气供应系统、氧气供应系统、水热管理系统等。动力蓄电池组：用于辅助燃料电池提供动力，在车辆加速、爬坡等需要大功率输出时提供额外的电能，同时在制动时可以回收能量。驱动电机：将电能转化为机械能，驱动车辆行驶。传动系统：将驱动电机的动力传递到车轮，通常包括减速器、差速器等。辅助系统：包括车载充电器、DC/DC 变换器、辅助电源等，为车辆的各种电气设备提供电力支持。此外，还有冷却系统、制动系统、悬挂系统等与传统汽车类似的辅助系统。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 10： 简述燃料电池电动汽车动力电控系统的组成有哪些？ 答案：燃料电池电动汽车动力电控系统主要由以下几个部分组成：燃料电池控制器：负责控制燃料电池的工作状态，包括氢气和氧气的供应、反应温度、压力等参数的调节，以确保燃料电池高效、稳定地输出电能。驱动电机控制器：接收来自车辆控制系统的指令，控制驱动电机的转速、转矩等参数，实现车辆的加速、减速和行驶控制。能量管理系统：对燃料电池、动力蓄电池以及车辆行驶过程中的能量流动进行管理和优化。例如，在不同的行驶工况下，合理分配燃料电池和动力蓄电池的输出功率，以提高能源利用效率。高压配电箱：负责将燃料电池和动力蓄电池输出的高压电分配到驱动电机、空调系统等各个用电设备。同时，对高压电路进行保护，防止过流、过压等故障。 我们了解了新能源汽车的主要类型，包括纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车。纯电动汽车完全依靠动力电池提供能量，具有零排放、低噪音等优点，但续航里程可能受到限制，且充电时间相对较长。混合动力汽车结合了传统燃油发动机和电动机的优势，既可以在纯电动模式下行驶以减少排放，又能在需要时启动发动机保证续航里程。燃料电池汽车以氢气为燃料，通过化学反应产生电能，只排放水，是一种非常环保的新能源汽车类型，但目前面临氢气加注设施不完善等问题。认识到新能源汽车发展的重要意义。新能源汽车的推广有助于减少对传统化石能源的依赖，缓解能源短缺问题。能够显著降低大气污染和噪音污染，对环境保护起到积极作用。推动汽车产业的技术创新和转型升级，创造新的经济增长点。 课堂小结 03 参观当地的新能源汽车经销商或车展，了解不同品牌和型号新能源汽车的特点和优势，并与传统燃油汽车进行比较。回来后写一篇参观心得。 利用网络资源，查找一款你感兴趣的新能源汽车，制作一份关于该汽车的宣传海报，内容包括汽车的外观、性能、优势等。 思考新能源汽车未来的发展趋势，如智能化、网联化、共享化等方面的发展前景，并写一篇短文阐述你的观点。 作业布置 04 感谢观看 $$